低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)在工程檢測(cè)中應(yīng)用

寧?kù)o

摘要：本文通過(guò)對(duì)低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)的基本原理、測(cè)試前準(zhǔn)備工作、檢測(cè)儀器設(shè)備以及對(duì)工程中實(shí)際操作技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行敘述，明確指出低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù);現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集;數(shù)據(jù)分析與結(jié)果判斷

中圖分類號(hào)：TU317

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674—3024（2019）06—0169—02

近年來(lái)，我國(guó)建設(shè)工程領(lǐng)域飛速發(fā)展，建筑行業(yè)已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的支柱產(chǎn)業(yè)，提高建設(shè)工程安全質(zhì)量問(wèn)題成為重中之重。俗話說(shuō)“萬(wàn)丈高樓平地起”，地基基礎(chǔ)的質(zhì)量影響到未來(lái)上部建筑的長(zhǎng)期安全性，地基基礎(chǔ)工程的檢測(cè)技術(shù)是保證工程建設(shè)質(zhì)量運(yùn)行安全的主要測(cè)試手段。低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)作為無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的一一種，在樁基檢測(cè)施工中應(yīng)用日趨廣泛。

1 低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)的基本原理

低應(yīng)變法是采用低能量瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)方式在樁頂激振，實(shí)測(cè)樁頂部的速度時(shí)程曲線。通過(guò)波動(dòng)理論的時(shí)域分析或頻域分析，對(duì)樁身完整性進(jìn)行判定的檢測(cè)方法。低應(yīng)變法的測(cè)試目的是檢測(cè)樁身缺陷位置，進(jìn)行樁身完整性類別判定。被檢測(cè)樁的長(zhǎng)度不宜大于50m，被檢測(cè)樁的長(zhǎng)徑比不宜小于10。

低應(yīng)變法的基礎(chǔ)是一維波動(dòng)理論方程，將樁假設(shè)為一維彈性連續(xù)桿，在樁身頂部進(jìn)行豎向激振產(chǎn)生彈性波，波沿著樁身向下傳播，當(dāng)樁身存在明顯差異界面，波阻抗發(fā)生變化，產(chǎn)生反射波，通過(guò)對(duì)反射信號(hào)的數(shù)據(jù)處理，來(lái)判定樁身的缺陷位置和缺陷程度。一維理論要求應(yīng)力波在桿中傳播時(shí)平截面假設(shè)成立。

作為無(wú)損檢測(cè)方法，低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)操作簡(jiǎn)單、方法快速、費(fèi)用低、結(jié)果可靠，成為最為普遍的基樁測(cè)試方法。對(duì)于低應(yīng)變檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集很重要，如果現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集不好，會(huì)直接影響后面的分析和報(bào)告的出具，只有通過(guò)對(duì)所獲波形在現(xiàn)場(chǎng)合理、快速的判斷，才能使檢測(cè)結(jié)果能全面發(fā)映樁身結(jié)構(gòu)的完整性。

2 測(cè)試前準(zhǔn)備工作

（1）?收集有關(guān)資料：被檢工程項(xiàng)目名稱及建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理單位名稱;建筑物類型;樁基基礎(chǔ)種類;被檢工程巖土工程勘察資料;被檢樁基的相應(yīng)資料信息（如：樁號(hào)、樁長(zhǎng)、樁徑、混凝土等級(jí)、施工日期、樁位圖等），檢測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高、場(chǎng)地標(biāo)高、地基設(shè)計(jì)標(biāo)高;樁基的施工工藝、施工記錄。樁的齡期應(yīng)該達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%，且不小于15MPa。

（2）?查看現(xiàn)場(chǎng)樁頭處理情況：鑿掉樁頭浮漿或松散、凹凸不平部分，露出平整的混凝土表面，并使樁面水平樁頭的材質(zhì)、強(qiáng)度、面尺寸應(yīng)與樁身基本等同;激振點(diǎn)與傳感器位置打磨平整;樁頭干凈、無(wú)積水、無(wú)破碎;應(yīng)割掉妨礙正常測(cè)試的樁頂外露主筋。

3 儀器設(shè)備、耦合劑選擇

（1）?低應(yīng)變法中經(jīng)常用到的傳感器有加速度傳感器、速度傳感器。傳感器建議盡量選用安裝諧振頻率較高的加速度傳感器。瞬態(tài)激振設(shè)備一般選用力錘、力棒，錘頭多選用工程塑料、銅錘等。

（2）?常采用的耦合劑有：采用濃度稠的黃油或凡士林，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，現(xiàn)場(chǎng)最好采用黃油，測(cè)試效果較好;粘性好彈性差的橡皮泥;口香糖：加工后使用;石膏：它的耦合效果好;因其凝固時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)試效率低，故現(xiàn)場(chǎng)很少使用。建議在低應(yīng)變檢測(cè)中傳感器的耦合劑采用黃油。

4 現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集受傳感器的安裝位置影響很大，傳感器與樁頭的粘合，要求越緊越好，這樣測(cè)試信號(hào)傳遞特性越好也越接近樁面的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中傳感器是否安裝好，可用手指輕輕敲擊傳感器側(cè)面，若傳感器不滑動(dòng)則說(shuō)明已經(jīng)安裝好。

根據(jù)樁徑大小，樁心對(duì)稱布置2～4個(gè)安裝傳感器的檢測(cè)點(diǎn)：實(shí)心樁激振點(diǎn)應(yīng)選擇在樁中心，檢測(cè)點(diǎn)宜在距樁中心2/3半徑處;空心樁的激振點(diǎn)和檢測(cè)點(diǎn)宜為樁壁厚的1/2處，激振點(diǎn)和檢測(cè)點(diǎn)與樁中心連線形成的夾角宜為90度。合理選擇測(cè)試系統(tǒng)的量程范圍以及傳感器的量程范圍，避免產(chǎn)生波峰削波。

采用力錘、力棒激振時(shí)，其作用力方向應(yīng)與樁頂面保持垂直。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，應(yīng)多準(zhǔn)備幾種錘頭、錘墊，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行選用。

同一場(chǎng)地同一類型樁的施工工藝相同，檢測(cè)信號(hào)具有可比性。因不同的激振點(diǎn)和檢測(cè)點(diǎn)所測(cè)信號(hào)的差異主要隨樁徑或樁上部截面尺寸不規(guī)則程度變大而變強(qiáng)，因此盡量找出同一場(chǎng)地相近條件下各樁信號(hào)的規(guī)律性，找出被測(cè)樁之間的共性，對(duì)復(fù)雜波形的判斷有利。開(kāi)始測(cè)的幾根樁，應(yīng)多花一些時(shí)間換不同的錘頭反復(fù)進(jìn)行測(cè)試，確定合適的信號(hào)采集參數(shù)、找出合適的激振方式，檢測(cè)人員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)所測(cè)波形在現(xiàn)場(chǎng)合理、準(zhǔn)確的判斷后，對(duì)整個(gè)場(chǎng)地的樁有了大致了解后，選擇測(cè)試樁所采用的錘頭、激振點(diǎn)、檢測(cè)點(diǎn)、敲擊方式，進(jìn)行大量的樁基檢測(cè)。每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的有效測(cè)試信號(hào)不宜少于3點(diǎn)。

5 數(shù)據(jù)分析與結(jié)果判斷

通過(guò)對(duì)所采集的反射波信號(hào)，采用數(shù)字濾波、指數(shù)放大、旋轉(zhuǎn)、疊加平均后進(jìn)行分析，進(jìn)一步判定樁身缺陷的位置、樁身波速。反射波突變的信號(hào)一般與樁身波阻抗變化有關(guān)，樁身離析、夾泥、斷裂、疏松、裂縫、裂紋和縮徑都會(huì)導(dǎo)致波阻抗減小，會(huì)出現(xiàn)與人射波同向的反射波，而樁身擴(kuò)徑，波阻抗變大，則會(huì)出現(xiàn)與入射波反相位的波形。對(duì)于當(dāng)某一樁身存在不止一處阻抗變化的截面時(shí)，應(yīng)先查找個(gè)測(cè)試環(huán)節(jié)有無(wú)疏漏，根據(jù)巖土工程地質(zhì)勘察報(bào)告、施工工藝，結(jié)合同一場(chǎng)地、同一測(cè)試條件下的其他樁的測(cè)試信號(hào)進(jìn)行比較，查找原因，對(duì)確實(shí)無(wú)把握、存在疑問(wèn)的樁，可能產(chǎn)生基礎(chǔ)與上部安全的影響時(shí)，建議提出采用其他測(cè)試手段進(jìn)行驗(yàn)證檢測(cè)。樁身完整性判定結(jié)合缺陷出現(xiàn)的深度、影響范圍，可劃為四類：I類樁，樁身完整;II類樁，樁身有輕微缺陷，不會(huì)影響樁身結(jié)構(gòu)承載力的正常發(fā)揮;I類樁，樁身有明顯缺陷，對(duì)樁身結(jié)構(gòu)承載力有影響;IV類樁，樁身存在嚴(yán)重缺陷。低應(yīng)變法檢測(cè)報(bào)告應(yīng)給出完整性檢測(cè)的實(shí)測(cè)信號(hào)曲線。低應(yīng)變法檢測(cè)是對(duì)基樁的完整性檢測(cè)，檢測(cè)人員只有掌握了低應(yīng)變檢測(cè)法的原理、不斷地學(xué)習(xí)和積累經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際工作中，才能確保低應(yīng)變檢測(cè)法在工程質(zhì)量發(fā)揮極其重要的作用！

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